KR20020085122A - 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치와 그에 사용되는롤러이동 조립체 - Google Patents

방향성 롤링마찰진자 지진격리장치와 그에 사용되는롤러이동 조립체 Download PDF

Info

Publication number
KR20020085122A
KR20020085122A KR1020010024413A KR20010024413A KR20020085122A KR 20020085122 A KR20020085122 A KR 20020085122A KR 1020010024413 A KR1020010024413 A KR 1020010024413A KR 20010024413 A KR20010024413 A KR 20010024413A KR 20020085122 A KR20020085122 A KR 20020085122A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
support structure
roller
channel
friction plate
moving assembly
Prior art date
Application number
KR1020010024413A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100414569B1 (ko
Inventor
김재관
Original Assignee
김재관
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김재관 filed Critical 김재관
Priority to KR10-2001-0024413A priority Critical patent/KR100414569B1/ko
Priority to US10/096,220 priority patent/US6725612B2/en
Publication of KR20020085122A publication Critical patent/KR20020085122A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100414569B1 publication Critical patent/KR100414569B1/ko

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/023—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising rolling elements, e.g. balls, pins

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

본 발명은 교량이나 건축물의 내진 설계 및 보강에 적용할 수 있는 지진격리장치에 관한 것으로서, 특히 문화재, 정밀구조물이나 기기와 같은 정밀한 내진설계가 필요한 곳에 적합한 새로운 구조의 지진격리장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 제1방향으로의 활주로를 이루는 하부 마찰판과, 제2방향으로의 활주로를 이루는 상부 마찰판과, 상기 하부, 상부 마찰판을 따라 구르며 진자 운동하는 롤러이동 조립체를 구비하는 것을 특징으로 하는 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치가 제공된다. 본 발명의 지진격리장치에 의하면, 지진격리장치의 설치시 공간적인 제약을 받지 않게 되며, 마찰계수가 작은 롤링마찰진자를 사용하므로서 보호대상 구조물에 전달되는 지진력의 하한을 작게 할 수 있어 문화재 및 정밀기기를 지진력으로부터 보호하는데 적합하다.

Description

방향성 롤링마찰진자 지진격리장치와 그에 사용되는 롤러이동 조립체{Directional Rolling Friction Pendulum Seismic Isolation System and Roller Assembly Unit for the System}
본 발명은 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치 및 그에 사용되는 롤러이동 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지진하중에 의하여 교량이나 건축물 뿐만 아니라 문화재, 정밀기기 같은 정밀 구조물 등에 가해지는 지진력을 감소시키기 위하여, 마찰계수가 낮은 롤링마찰진자를 이용한 진자운동에 의하여 지진하중에 대한 격리작용을 하게 되는 새로운 구조의 지진격리장치에 관한 것이다.
종래의 구조물의 내진 성능을 확보하는 방법으로는 강도를 크게 하는 방법과 지진격리장치를 이용하여 구조물에 전달되는 지진력의 크기를 감소시키는 방법이 사용되어 왔는데 구조물의 강도를 크게 하는 데에는 한계가 있는 등의 문제점이 있는 것으로 지적되어, 최근 들어 지진격리장치를 사용하는 사례가 급속히 늘고 있다. 적층고무 지진격리받침, 납고무 지진격리받침, 마찰진자 지진격리받침 등 다양한 종류의 지진격리장치가 개발되어 실용화되고 있다.
특허출원 제2000-37760호에 이미 제시되어진 바 있지만 여기서 다시 한번 지진격리장치의 설계에서 고려되는 기본적 원리를 살펴본다.
도 1a에 도시된 바와 같이 구조물(201)이 기초(202)에 고정되어 있는 경우를 도 1b에 도시된 단자유도계로 근사하면, 지진하중과 같은 수평 동하중이 발생하였을 때 구조물에 나타나는 응답(예를 들면, 바닥 전단력 또는 변위)은 응답스펙트럼을 이용하여 평가할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에는 가속도 응답스펙트럼의 일예에 대한 그래프와 변위 응답스펙트럼의 일예에 대한 그래프가 도시되어 있는데, 각각 두 가지 값의 감쇠비에 대한 응답스펙트럼이 도시되어 있다. 도 2a의 그래프에서, 수직축은 응답 가속도를 나타내며, 수평축은 주기를 나타낸다. 도 2b의 그래프에서, 수직축은 응답 변위를 나타내며, 수평축은 주기를 나타낸다. 수평 지반운동에 의하여 구조물과 기초간에 작용되는 바닥 전단력의 크기는 도 2a에 도시된 가속도 응답스펙트럼으로부터 평가될 수 있다. 즉, 단자유도계의 고유주기 및 감쇠비(ξ1또는 ξ2)가 주어지면 도 2a에 도시된 곡선으로부터 스펙트럴 가속도를 읽는다. 구해진 상기 가속도 값에 구조물의 질량을 곱하면 바닥 전단력이 근사적으로 구해진다.
구조물 상단과 지반과의 상대적인 변위는 도 2b에 도시된 변위 응답스펙트럼으로부터 평가될 수 있다. 스펙트럴 가속도를 구한 것과 마찬가지로, 단자유도계의 고유주기 및 감쇠비가 주어지면 도 2b에 도시된 곡선으로부터 스펙트럴 변위를 읽는다. 구해진 상기 스펙트럴 변위는 단자유도계의 지반에 대한 상대적 변위를 나타낸다.
도 2a에 도시된 그래프로부터 알 수 있듯이, 일반적으로 주기가 길어지면 스펙트럴 가속도는 감소한다. 또한, 동일한 주기에서는 감쇠비가 커질수록 스펙트럴 가속도의 값은 감소한다.
스펙트럴 변위의 경우, 도 2b에 도시된 그래프로부터 알 수 있듯이, 주기가 길어질수록 오히려 상대적 변위가 증가하게 된다. 또한, 동일한 주기에서는 스펙트럴 가속도와 마찬가지로 감쇠비가 커질수록 스펙트럴 변위의 값은 작아진다.
결국, 단자유도계에서 추론된 바와 같이, 주기가 길어질수록, 그리고 감쇠비가 높을수록 스펙트럴 가속도가 감소하여 지진력(바닥 전단력)이 작아지게 되는데, 지진격리장치는 이러한 역학적 원리를 채용한 것이다. 예를 들어, 고감쇠 적층고무받침, 납고무받침 등의 지진격리장치는 수평방향 강성이 매우 작고 감쇠 능력은 높은 역학적 특성을 가지고 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이 구조물(201)의 바닥 프레임과 기초(202) 사이에 지진격리장치(203)를 설치하면, 전체 구조 시스템의 고유주기는 매우 길어지게 되고 아울러 감쇠비도 증가하게 된다. 이와 같이, 고유주기가 T →Te로 길어지거나, 감쇠비가 ξ→ξe로 증가하게 되면, 도 3b에 도시된 그래프에서도 알 수 있듯이, 지진력은 크게 감소하게 된다.
그러나, 도 3c에 도시된 바와 같이 고유주기가 길어지면 상대적 변위는 오히려 증가하게 된다. 상대적 변위의 증가를 제한하기 위하여, 감쇠 능력이 낮은 종래의 지진격리장치에서는 별도의 감쇠기를 병행하여 설치하는 것이 일반적이다. 자체의 감쇠성능이 높고 고유주기도 길게 할 수 있어서 별도의 감쇠기가 필요하지 않는 지진격리장치 중 하나는 마찰진자받침이다. 그러나 현재 사용되고 있는 마찰진자받침은 도 4에 도시된 바와 같이 마찰 원반(203) 위를 슬라이더(204)가 미끄러지는 구조로 되어 있는데, 지진격리주기가 길어지면 이 원반(203)의 직경이 매우 커지게 된다. 교량의 경우에는 일반적으로 교각 또는 교대 위에 지진격리받침을 설치할 수 있는 공간이 극히 한정되어 있다. 따라서 장주기의 지진격리 주기가 필요한 장대 교량의 경우에는 성능이 우수하지만 종래의 원반형 마찰진자받침을 사용하기가 아주 곤란하다.
또한, 정밀기기나 문화재와 같은 낮은 세기의 지진력에도 쉽게 손상될 수 있는 구조물은 지진격리 주기를 길게 하고 마찰계수를 낮게 유지할 필요가 있다. 그러나, 정밀기기나 문화재는 일반 구조물에 비하여 중량이 작기 때문에 일반적인 적층고무 격리받침, 납고무 지진격리받침을 사용하면 지진격리주기를 충분하게 길게 하기가 어렵다. 반면에 종래의 마찰진자 격리장치를 사용하면 주기는 길게 할 수 있으나 마찰계수를 낮게 유지하기 어려운 문제가 있다. 또한 마찰진자 지진격리받침에서는 주기가 길 경우 원반의 직경이 커져야만 하는 문제점도 발생하게 된다. 종래의 마찰진자 지진격리장치에서는 마찰계수를 낮추기 위하여 마찰판 표면에 윤활유를 주입하는 방법 등을 사용하는데, 이 경우 장치의 유지관리를 철저하게 해야만 하는 어려움이 있다.
따라서, 정밀기기 또는 문화재와 같이 상재 중량이 가볍고 낮은 세기의 지진력에 의해서도 쉽게 손상될 수 있는 구조물의 지진보호를 위해서는 지진격리주기를 길게 할 수 있고 마찰계수도 낮게 유지할 수 있는 새로운 구조의 마찰진자 지진격리장치가 절실히 요망되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 설치 공간에 제약을 받지 않고서 용이하게 설치할 수 있고, 격리주기를 길게 할 수 있으며, 특별한 관리 없이도 마찰계수를 항상 낮게 유지할 수 있는 새로운 구조의 마찰진자 지진격리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그 외에도, 본 발명은 지진격리효과를 방향별로 선택적으로 발휘하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 지진하중이 임의의 방향으로 가해져도 효과적으로 지진하중의 격리효과를 발휘할 수 있는 마찰진자 지진격리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1a는 기반에 고정된 구조물을 모델화하여 간략하게 나타낸 개략도이다.
도 1b는 기반에 고정된 구조물의 단자유도계 모델을 나타낸 개략도이다.
도 2a는 가속도 응답스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 2b는 변위 응답스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 3a는 바닥에 지진격리장치가 설치된 구조물 모델을 도시한 개략도이다.
도 3b는 지진격리효과에 의한 스펙트럴 가속도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 3c는 지진격리효과에 의한 스펙트럴 변위의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 종래의 마찰진자 격리장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 2-채널 마찰판형 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치의 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 2-채널 마찰판형 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 마찰판의 사시도 및 투시 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 2-채널 마찰판형 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 롤러이동 조립체의 사시도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명의 2-채널 마찰판형 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 일체식 원형 지지구조체의 사시도이다.
도 9a 내지 도 9c는 2-채널 마찰판용 2-드럼 롤러의 사시도 및 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 2-채널 마찰판형 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치의 단면도이다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명에 따른 지진격리장치의 작동관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12a 내지 도 12d는 1-채널 마찰판형 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치와 롤러의 사시도 및 단면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 상하분리형 롤러이동 조립체의 실시예에 대한 사시도 및 분리 사시도이고, 도 13d와 도 13e는 상하분리형 롤러이동 조립체의 실시예의 단면도와 작동 개념도이다.
도 14a 내지 도 14d는 상하분리식 롤러이동 조립체의 중간에 삽입되는 원구형 중간삽입체의 여러 실시예에 대한 단면도이다.
도 15a 내지 도 15c는 상하분리식 롤러이동 조립체의 또 다른 실시예에 대한 사시도 및 단면도이다.
도 16a 내지 도 16b는 상하분리식 롤러이동 조립체의 또 다른 실시예에 대한 사시도 및 단면도이다.
도 17a 내지 도 17c는 상하분리식 롤러이동 조립체의 중간에 삽입되는 원환형 중간삽입체의 여러 실시예에 대한 단면도이다.
도 18a 내지 도 18b는 상하분리식 롤러이동 조립체의 또 다른 실시예에 대한 사시도 및 단면도이다.
도 19a 내지 도 19d는 상하분리식 롤러이동 조립체의 중간에 삽입되는 원판형 중간삽입체의 여러 실시예에 대한 단면도이다.
도 20a 내지 도 20b는 상하분리식 롤러이동 조립체의 중간에 삽입되는 육면체 및 타원체의 사시도이다.
도 21a 내지 도 21c는 관절형 롤러이동조립체의 사시도, 단면도 및 작동 개념도이다.
도 22a 내지 도 22c는 2-채널 마찰판형 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치의 사시도 및 단면도이다.
도 23a 내지 도 23c는 1-채널 마찰판형 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치의 사시도 및 단면도이다.
도 24a 내지 도 24b는 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치를 구조물에 설치한 형식을 도시한 개략도이다.
도 25a 내지 도 25b는 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치를 복층으로 구조물에 설치한 형식을 도시한 개략도이다.
본 발명은 종래의 마찰진자 지진격리장치의 장점을 그대로 유지하면서 제한된 공간에서 지진격리를 위해 장주기를 요하는 구조물과 문화재, 정밀기기 같이 약한 지진력으로부터도 손상될 가능성이 있는 구조물에 적합한 방향성 롤링마찰진자지진격리장치를 제공한다.
본 발명에서는 종래의 마찰진자 지진격리장치의 원형 마찰판 대신에 직교 또는 임의 경사각을 가지고 서로 교차하는 2개의 일축방향 채널형 마찰판을 구비하고, 이 마찰판 사이에 롤러이동 조립체가 자유롭게 구르며 이동할 수 있는 구조를 갖는 이축방향 및 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치가 제공된다.
본 발명의 일실시예로서, 상기 채널형 마찰판에는 롤러이동 조립체가 구르며 이동할 수 있는 채널이 각각 형성되어 있고 이 채널을 따라 상기 마찰판의 최우측면과 최좌측면에는 롤러이동 조립체가 마찰판으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위하여 보조채널이 각각 형성되어 있다. 상기 롤러이동 조립체는 슬라이더 대신 롤러가 구비되는데 상기 롤러가 롤러이동 조립체의 지지구조체 상, 하부에 장착되어 전술된 마찰판의 채널을 따라 구르며 이동하게 된다.
본 발명에 의하면, 상기 채널형 마찰판에는 1채널 마찰판형과 2채널 마찰판형이 있다. 이에 상응해 롤러이동 조립체도 1채널형과 2채널형이 구비된다. 하지만, 채널의 수는 하나 또는 두개로 한정되지 않으며 이로 인한 롤러이동 조립체의 변화도 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 한 얼마든지 가능하다.
또한, 본 발명에서는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 장착되어 지진하중이 가해짐에 따라 진자운동하는 롤러이동 조립체가 제공되는데, 상기 롤러이동 조립체는, 지지구조체와, 상기 지지구조체의 하부에 회전가능하게 장착되어 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 하부 마찰판의 하부 채널을 따라 굴러서 이동하는 한 개 또는 그 이상의 다수개의 하부 롤러와, 상기 지지구조체의 상부에 회전가능하게 장착되어 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 상부 마찰판의 상부 채널을 따라 구르며 이동하는 한 개 또는 그 이상의 다수개의 상부 롤러로 구성된다.
한편, 상기 롤러이동 조립체의 지지구조체는, 상부 지지구조체와 하부 지지구조체로 분리된 구조를 가질 수 있는데, 상기 상부 지지구조체와 하부 지지구조체 사이에는 중간삽입체가 삽입되는 상하분리형으로 구성될 수 있으며, 하부 지지구조체와, 상기 하부 및 상부 지지구조체 사이에 장착되는 중간삽입체로 이루어지고 연직축에 대하여 회전이 자유로운 상하 분리형으로도 구성될 수 있다. 또한, 롤러이동 조립체의 지지구조체는 상부 지지구조체, 하부 지지구조체 및 중간 지지구조체로 이루어지며 중간 지지구조체는 상부 지지구조체와 하부 지지구조체가 수평축에 대하여 회전운동을 할 수 있게 하는, 즉, 관절운동이 가능하게 하는 관절형으로 구성될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 구체적인 실시예에서는, 상기 상하분리형 롤러이동 조립체의 중간삽입체가 소정 탄성과 감쇠능력을 가진 원구로 구성되며, 상기 하부 및 상부 롤러이동 조립체에는 상기 원구로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있는 반구형상의 원구장착홈이 각각 형성되도록 구성할 수 있으며, 상기 하부 및 상부 지지구조체에는 상기 원구로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있는 반구 형상의 중앙 원구홈과 상기 중앙 원구홈 주위의 외곽홈을 각각 형성하고 원구로 이루어진 중간삽입체를 위 중앙 원구홈과 외곽홈에 장착하는 것도 가능하다.
본 발명의 또 다른 구체적인 실시예에서는, 상기 하부 및 상부 지지구조체에는 반구 형상의 중앙 원구홈과 상기 중앙 원구홈 주위의 외곽홈이 각각 형성되어 있으며, 상기 중앙 원구홈에는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원구로 이루어진 중간삽입체가 장착되며, 상기 외곽홈에는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원환으로 이루어진 중간삽입체가 장착되는 구성을 가진 지진격리장치가 본 발명의 일 실시예로서 제공된다.
그 외에도, 상기 상하분리형 롤러이동 조립체의 중간삽입체는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원판으로 구성되며, 상기 하부 및 상부 지지구조체에는 상기 원판으로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있는 공간이 형성되도록 구성할 수 있으며, 타원체나, 직육면체를 원판 대신 중간삽입체로 사용할 수 있다.
상기 중간삽입체는 그 형상과 탄성특성을 적절하게 선택하면 롤러이동 조립체가 마찰채널에서 이동할 때 그 이동량에 따라서 상, 하부 지지구조체가 수평면에 대하여 또는 수직면에 대하여 경사지게 할 수 있다. 그 결과 다수개의 롤러가 마찰채널과 동시에 접할 수 있고 수직하중을 다수개의 롤러가 분담하게 되고 롤러의 운동도 매끄럽게 될 수 있다. 또한 중간삽입체는 연직방향으로 지진격리효과를 발휘할 수 있으며 롤러에 의한 수평방향의 지진격리효과와 결합하여 3차원적 지진격리작용이 가능한 3차원지진격리장치를 구성할 수 있다.
관절형 롤러이동 조립체의 한 구체적 실시예에서는 상부 지지구조체의 저면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 하부 지지구조체의 상면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 홈이 형성되고 중간 지지구조체의 상면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 중간 지지구조체의 저면에는 상부롤러축 방향과 평행하게 원통형돌기가 각각 형성되어, 상하부 및 중간 지지구조체가 결합될 시 상부 지지구조체와 하부 지지구조체는 수평축을 중심으로 회전운동 즉, 관절운동을 할 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 5에는 본 발명에 따른 2-채널 마찰판형 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치의 일실시예가 개략적인 사시도로 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치(1)는, 제1방향으로의 활주로를 이루는 하부 마찰판(10)과, 상기 제2방향으로의 활주로를 이루는 상부 마찰판(20)과, 롤러가 굴러감에 따라 상기 하부 마찰판(10)과 상기 상부 마찰판(20) 사이에서 이축방향으로 진자운동하는 롤러이동 조립체(30)를 구비하고 있다.
도 6a 내지 도 6c에는 하부 마찰판(10)이 상세히 도시되어 있는데, 도 6a는 하부 마찰판(10)의 사시도이고, 도 6b와 도 6c는 각각 도 6a에서 횡축방향 및 종축방향에 따른 단면도이다. 도 6a에 도시되어 있는 바와 같이, 하부 마찰판(10)에는 후술하는 롤러이동 조립체(30)가 구르면서 이동하게 되는 하부 채널(11)이 형성되어 있다. 상기 하부 채널(11)은 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이 소정 곡률반경(rT)의 오목한 원호단면으로 이루어져 있으며, 길이 방향 즉, 제1방향으로는 소정 곡률반경(RT)의 원호 형상으로 형성되어 있다. 원호 단면의 곡률반경(rT)은 진자운동의 곡률반경(RT) 보다는 작은 값을 갖는다. 하지만, 이 채널의 단면은 일정 곡률의 원호에만 국한되지 않고 포물선을 비롯한 다른 적절한 곡선형상을 취할 수 있다.
도시된 실시예에서, 하부 채널(11)은 한 쌍의 평행한 채널로 형성되어 있는데, 채널의 개수는 이에 한정되지 아니하며, 한 개 이상의 채널로 형성될 수도 있다. 그리고, 임의 방향의 수평 운동에 대해서 롤러이동 조립체(30)가 상기 채널(11)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해서, 상기 하부 채널(11)의 좌, 우측에는 후술되는 보조드럼(52)이 놓이며 채널(11)을 따라 외부로 열려져 있는 보조채널(12)이 형성될 수도 있다. 도 5에서 설명되지 않은 도면부호 13은 하부 마찰판(10)을 구조물에 고정 설치하기 위한 볼트 등과 같은 체결수단(13)이다.
본 발명의 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치에 있어서, 상부 마찰판(20) 역시 위에서 설명한 하부 마찰판(10)과 유사하게, 소정 곡률반경(rL)의 오목한 원호단면으로 이루어져 있으며, 길이 방향(제2방향)으로는 소정 곡률반경(RL)의 원호 형상으로 형성되어 롤링이동 조립체(30)가 구르면서 이동하게 되는 한 쌍의 평행한 상부 채널(21)이 형성되어 있다. 상부 마찰판(20)에도 하부 마찰판(10)과 같이 1개이상의 채널이 형성될 수 있으며, 임의 방향의 수평 운동에 대해서 롤러이동 조립체(30)가 상기 채널(21)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 상기 상부 채널(21)의 좌, 우측에 채널(21)을 따라 외부로 열려져 있는 보조채널(22)이 형성될 수 있다. 마찰판의 재료로는 녹슬지 않고 가공하기 편하며, 열팽창 계수, 강성, 경도, 내마모성 등이 요구되는 역학적 특성이 우수한 금속 재질이 이용되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하부 마찰판(10)과 상부 마찰판(20) 사이에는, 각각의 채널(11, 21)을 따라 구르며 진자 운동하는 롤러이동 조립체(30)가 장착된다. 롤러이동 조립체는 후술하는 바와 같이 지지구조체와 롤러의 형상 및 결합방법에 따라 다양한 변형이 가능하다.
도 7a 내지 도 7c에는 2-채널 마찰판형 일체식 사각형 롤러이동 조립체(30)의 일실시예에 대한 개략적인 사시도 및 선 C-C를 따라 바라본 단면도, 그리고 롤러가 생략된 지지구조체(31)의 사시도가 각각 도시되어 있다. 도 7a에 도시되어 있는 바와 같이, 롤러이동 조립체(30)는 일체식 사각형 지지구조체(31)와 상부 및 하부 롤러(40, 50)를 구비하는데, 지지구조체(31)의 상부에는, 상부 마찰판의 채널 내에서 구르며 회전하는 소정 개수(본 실시예에서는 3개)의 상부 롤러(40)가 서로 나란하게 얹혀져 있다. 하부에도 하부 마찰판의 채널 내에서 구르며 회전하는 소정 개수(본 실시예에서는 3개)의 하부 롤러(50)가 상부 롤러와 직교하는 방향으로 나란하게 배열되어 있다. 도 7b에서 롤러이동 조립체(30)의 중심으로부터 후술되는 드럼(41)의 중심까지의 거리(B)와, 롤러이동 조립체(30)의 높이(H)의 비(B/H)가,롤러의 롤링마찰계수 보다 크게 되면, 롤러이동 조립체(30)가 채널을 따라 이동하여 진자주기 운동을 할 때, 전도에 대하여 안전성을 유지할 수 있다. 도 7c는 롤러이동 조립체(30)로부터 롤러(40, 50)를 분리한 상태의 지지구조체(31)를 도시하고 있다. 지지구조체(31)의 상부에 상부 롤러(40)가 삽입될 수 있는 채널(32)이 구비되어 있고, 상기 채널(35) 양옆의 채널벽 상단면에 롤러축(43)이 삽입되는 홈(33)이 파져 있다. 지지구조체(31)의 하부에는 상부와 동일한 형태의 채널과 홈이 상부와 직각 방향으로 구비되어 있다. 롤러(40, 50)는 지지구조체(31)와는 직접 접촉하지 않고 롤러축(43)을 통하여 힘을 지지구조체(31)에 전달하며, 지지구조체(31)의 채널(32)내에서 자유롭게 회전할 수 있는 구조를 갖는다. 상기 지지구조체(31)에서 상기 롤러(40, 50)는 지지구조체(31)의 진행 방향으로 소정의 곡률을 갖는 곡선의 형태를 갖도록 배치되는데, 이러한 곡선 형태의 배치에 의하여 롤러이동 조립체(30)가 하부, 상부 마찰판(10, 20)을 따라 진자 운동을 할 때 롤러(40, 50)와 마찰판(10, 20)과의 접촉이 매끄럽게 될 수 있으며 후술하는 상하분리형 지지구조체의 경우에는 다수개의 롤러(40, 50)가 채널(32)과 동시에 접할 수 있으므로 수직하중을 다수개의 롤러(40, 50)가 분담하게 되고 롤러(40, 50)의 운동도 더욱 매끄럽게 될 수 있다.
상기 지지구조체(31)는 사각형 형상에 한정되지 아니하며, 도 8에 도시된 바와 같이 원반형으로 만들어 질 수 있으며, 만약 두 주축방향의 경사각이 직각이 아니면 평행 사변형 형태가 또한 사용될 수도 있다. 또 다른 롤러이동 조립체(30)의 변형 실시예에 대해서는 후술한다.
채널과 접촉하여 구르며 회전하는 롤러(40)도 하부 및 상부 마찰판(10, 20)의 구조와 롤러이동 조립체(30)의 구조에 따라서 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 도 9a는 채널이 2개 있는 마찰판과 결합하는 롤러(40)의 일예를 사시도로 도시한 것으로서, 롤러축(43) 방향으로 곡선 형상을 갖는 두개의 드럼(41)이 중간에 일정 간격을 두고 위치한다. 롤러축(43)의 양단에는 보조 드럼(42)이 위치할 수 있는데, 보조드럼(42)을 설치하므로 써, 롤러이동 조립체(30)가 진자 운동을 할 때 롤러(40)가 마찰판으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다. 도 9b에서, rS2는 축의 반경이고, rI2는 드럼(41)의 내측 반경이고, rO2는 드럼(41)의 외측 반경이다. 롤러(40)의 마찰계수는 드럼과 축의 반경의 비(rI2/rS2) 또는 (rO2/rS2)에 의해서 조절될 수 있다. RC2는 드럼의 축방향 곡률 반경이며 무한한 값을 가질 때는 드럼이 축방향으로 직선 형상이 되고 드럼은 원통형이 된다. 드럼(41)과 롤러축(43)은 일체로 제작될 수 있으며 또는 따로 따로 제작되어 결합될 수도 있다. 드럼(41)과 롤러축(43)은 동일 재료로도 사용될 수 있고 서로 다른 재료로도 구성될 수 있다.
드럼(41)의 표면과 지지구조체(30)와 접촉하는 축의 표면에는 내구성과 내마모성, 내열성이 우수하고 소정의 마찰특성을 구현할 수 있는 재료로 도포하는 것이 바람직하다. 드럼(41)은 도 9c와 같이 여러 층으로 제작할 수 있다. 그리고, 드럼(41)과 롤러축(43)은 일체로 거동하도록 제작될 수도 있으며 미끄러짐이 가능하도록 제작하는 것도 가능하다.
다음에서는 앞서 설명한 하부 및 상부 마찰판(10, 20)과 롤러이동조립체(30)의 결합관계를 설명한다.
도 10a는 도 5에서 선 A-A에 따른 단면도이고, 도 10b는 도 5에서 선 B-B에 따른 단면도이다. 도면에 도시된 실시예에 있어서, 롤러이동 조립체(30)의 상부 롤러(40)의 드럼(41)은 상부 마찰판(20)의 상부 채널(21)에 놓이고 상부 보조드럼(42)은 상부 마찰판(20)의 상부 보조채널(22)에 놓인다. 같은 방법으로, 하부 롤러(50)의 드럼(51)은 하부 마찰판(10)의 하부 채널(11)에 놓이고 하부 보조드럼(52)은 하부 마찰판(10)의 하부 보조채널(12)에 위치한다. 롤러의 드럼(41, 51)은 지지구조체(31)와는 접촉하지 않는다. 마찰판(10, 20)으로부터 전달되어 오는 힘은 롤러드럼(41,51)을 통하여 롤러축(43, 53)에 전달되고 다시 이 힘은 롤러축(43, 53)으로부터 지지구조체(31)에 전달된다.
다음에서는 본 발명의 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치(1)가 교량에 설치된 예를 도시한 도 11a 내지 도 11d를 참조하여 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.
도 11a는 본 발명에 의한 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치가 4경간 연속교에 설치된 모델을 도시하고 있다. 상부 마찰판(20)은 상부 채널(21)이 교축방향이 되도록 즉, 제2방향이 교축방향이 되도록 교량상판(110)에 고정 설치되고, 하부 마찰판(10)은 하부 마찰 채널(11)이 교축방향과 직각이 되도록 즉, 제1방향이 교축방향과 직각이 되도록 교량의 교각(120) 및 교대(130)에 고정 설치되며, 지진하중이 가해지는 경우를 예로 들어 설명한다.
본 발명의 지진격리장치에 있어서, 하부 채널(11)의 원호 단면의곡률반경(rT) 보다 상부 채널(21)의 길이 방향의 원호 곡률반경(RL)이 더 크므로, 상부 마찰판(20)에 가해지는 수평력이 상부 채널(21)의 내부면과 상부 롤러(40)의 접촉면 사이의 구름마찰저항을 초과하게 되는 경우, 도 11b에 도시된 바와 같이, 상부 롤러(40)가 상부 채널(21)을 따라 구르며 이동하게 된다.
따라서, 도 11a에 도시된 교량에서 지진하중이 가해져서 교량 상판(110)에 교축방향으로 소정 크기 이상의 지진력(상부 채널(21)의 내부면과 상부 롤러(40)의 접촉면 사이의 구름저항을 초과하는 지진력)이 작용하게 되면, 도 11b에 도시된 바와 같이 롤러이동 조립체(30)가 상부 채널(21)을 따라 구르면서 이동하게 되고, 그에 따라 교량 상판(110)이 도 11c에 도시된 바와 같이 교축방향으로 이동하게 된다. 즉, 롤러이동 조립체(30) 위의 상부 채널(21)이 교축방향으로 이동하여 교량 상판이 도 11c에 도시된 바와 같이 이동하게 되는 것이다. 이때, 롤러이동 조립체(30)는 앞서 살펴본 바와 같이 전도에 대해 안전성을 유지한다.
이와 같이, 지진하중이 교량 상판(110)에 가해져도, 교량 상판(110)이 교각(120)에 대하여 수평방향으로 이동하게 되므로 고정받침을 사용하는 경우에 비하여 극히 일부의 지진하중만이 교각(120)으로 전달된다. 그러므로, 본 발명에 따른 지진격리장치를 구조물에 설치하게 되면, 지진하중이 가해지더라도 지진하중이 직접 구조물에 미치는 영향은 경미하게 된다.
도 11d는 도 11b를 위아래 뒤집어서 도시한 것으로, 지진 등의 하중에 의하여 상부 마찰판(20)이 좌우로 이동함에 따라 롤러이동 조립체(30)가 구르면서 이동하는 현상은, 도 11d에 도시된 바와 같이, 롤러이동 조립체(30)가 상부 채널(21)을 따라 진자운동을 하는 것으로 모델링할 수 있다.
상부 롤러(40)가 상부 채널(21)을 따라 구르며 중립위치에서 소정 각도(θ) 만큼 이동하게 되면, 진자효과에 의하여 도 11d에 도시된 바와 같이 중립위치로 회귀시키려는 복원력(PT)이 작용하게 된다. 상부 롤러(40)와 상부 채널(21)간의 마찰 등의 에너지 손실에 의하여 결국 롤러이동 조립체(30)의 진자 운동은 정지하게 되고, 그에 따라 지진력에 의한 구조물의 이동도 정지하게 된다.
만일 상부 롤러(40)와 상부 채널(21) 간의 마찰계수가 영이라면, 도 11d에서 상부 롤러(40)는 상부 채널(21)을 따라 자유진자운동을 하게 되고, 그 진자운동의 주기(T)는 다음의 수학식 1과 같이 계산된다.
위의 수학식 1에서, 중립위치로부터 이동한 각도(θ)가 영에 가까운 값이라면, 주기(T)는 상부 채널(21)의 곡률반경(RL)의 평방근에 비례하여 증가하게 된다. 위의 수학식 1에서 g는 중력가속도를 나타낸다.
본 발명의 지진격리장치는, 앞서 설명한 실시예에서와 같이, 상부 마찰판(20)은 교량 상판(110)에 장착하고 하부 마찰판(10)은 교각에 설치할 수 있으므로 장치의 설치 공간에 제약을 받지 않는다. 따라서, 마찰판(10, 20)에 형성되어 있는 채널(11, 21)의 곡률반경(RT, RL)을 크게 할 수 있다.
마찰 채널(11, 21)의 곡률반경(RT, RL)을 크게 할 수 있다는 것은 큰 장점을 갖는데, 구체적으로 위의 실시예에서 상부 채널(21)의 곡률반경(RL)을 크게 하면 위의 수학식 1에서 알 수 있는 바와 같이 전체 구조 시스템의 고유주기(T)를 길어지게 할 수 있게 된다. 고유주기가 T →Te로 길어지게 되면, 도 3b에 도시된 그래프에서도 알 수 있듯이, 지진력은 크게 감소하게 된다. 이 때, 마찰계수를 적절하게 조절함으로써 에너지 소산 효과(감쇠효과)를 얻을 수 있기 때문에 변위도 제한할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 지진격리장치는 종래의 지진격리장치에 비하여 지진력을 대폭 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 지진에 의한 지진력은 교축방향뿐만 아니라 교축에 직교하는 방향으로도 작용할 수 있는데, 만일 교축에 직교하는 방향의 지진력이 교량 상판(110)에 가해지게 되면, 앞서 살펴본 바와 유사하게, 롤러이동 조립체(30)의 하부 롤러(50)가 하부 채널(11)을 따라 자유진자운동을 하게 되어, 교축에 직교하는 방향으로의 지진력을 감소시키게 된다. 이와 같이, 본 발명의 지진격리장치에서는 이축방향에 대하여 동시에 독립적으로 지진력 감소효과를 발휘하게 된다.
위에서 예시한 실시예에서는 교축방향과 교축에 직교하는 방향에 대하여 지진력 감소효과를 발휘하도록 본 발명의 지진격리장치를 설치하였으나, 본 발명에서는 하부 마찰판(10)과 상부 마찰판(20)의 설치방향을 자유롭게 선택할 수 있다.
특히, 임의방향으로 작용하는 지진력은 교축방향과 그 직교하는 방향으로 성분을 분리할 수 있으며 각 성분은 앞서 설명한 바와 같은 원리에 의해서 각각 감소될 수 있다. 본 발명의 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에서는, 하부 채널(11)이 제1방향으로 향하도록 설치되고, 상부 채널(21)이 제2방향으로 향하도록 설치되더라도 상기 제1방향과 제2방향의 조합을 통하여 상부 마찰판(20)과 하부 마찰판(10)은 서로에 대하여 어느 방향으로든지 상대운동이 가능하다. 따라서, 모든 수평방향에 대하여 효과적인 지진격리작용이 얻어지게 된다.
다음에서는 도 12a 내지 20b를 참조하여 본 발명에 따른 지진격리장치의 다양한 변형 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 지진격리장치는 1개의 채널이 형성되어 있는 마찰판을 구비한 1-채널 롤링마찰진자 지진격리장치로도 구성될 수 있는데, 도 12a내지 도 12c에는 1개 채널이 형성된 상, 하 마찰판과 1개의 드럼을 구비한 롤러가 장착된 롤러이동 조립체로 이루어진 1-채널 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치가 도시되어 있다. 도 12a는 상기 지진격리장치의 사시도이고, 도 12b는 상기 지진격리 장치를 구성하는 1-채널 일체식 사각형 롤러이동 조립체(30)의 사시도이고, 도 12c는 상기 롤러이동 조립체(30)의 단면도이다. 도 12c에서 B/H의 비가 상부 롤러의 롤링마찰계수보다 크면 롤러이동 조립체(30)는 전도에 대해 안전성을 유지할 수 있다. 그리고, 도 12d에는 1개의 드럼(40)을 가지는 롤러가 도시되어 있다. 채널과 드럼의 개수를 제외하고는 2-채널 롤링마찰진자 지진격리장치와 모든 것이 동일하므로 이에 대한상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 지진격리장치에 구비되는 롤러이동 조립체(30)는 앞서 살펴본 바와 같이, 일체형으로 구성될 수도 있지만, 상부 지지구조체와 하부 지지구조체가 따로 제작되어 결합되는 상하 분리형으로 구성될 수도 있다. 상하분리형 롤러이동조립체(30)는, 상부 롤러(40)가 상부면에 장착되어 있는 상부 지지구조체(61)와, 하부 롤러(50)가 하부면에 장착되어 있는 하부 지지구조체(60)와, 상기 하부 및 상부 지지구조체(60, 61) 사이에 장착되는 중간삽입체로 구성된다. 전술한 바와 같이 상기 중간삽입체는 그 형상과 탄성특성을 적절하게 선택하면 롤러이동 조립체(30)가 채널(11, 21)에서 이동할 때 그 이동량에 따라서 상, 하부 지지구조체(61, 60)가 수평면에 대하여 또는 수직면에 대하여 경사지게 할 수 있다. 그 결과 다수개의 롤러(40, 50)가 채널(11, 21)과 동시에 접할 수 있으므로 수직하중을 다수개의 롤러(40, 50)가 분담하게 되고 롤러의 운동도 매끄럽게 될 수 있다. 또한 중간삽입체는 연직방향으로 지진격리효과를 가져올 수 있으며 롤러(40, 50)에 의한 수평방향의 지진격리효과와 결합하여3차원적 지진격리작용이 가능한 3차원지진격리장치를 구성할 수 있다.
도 13a 내지 도 13c에는 상하분리형 롤러이동 조립체(30)의 일예가 도시되어 있는데, 도 13a는 결합사시도이고, 도 13b는 분해사시도이다. 도시된 실시예에서는 중간삽입체가 소정의 탄성과 감쇠능력을 가진 원구(62)로 구성되어 있으며, 원구(62)로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있도록 하부 및 상부 지지구조체(60, 61)에는 각각 반구형상의 원구장착홈(63)이 형성되어 있다. 본 발명에 있어서, 하부 및 상부 지지구조체(60, 61)는 사각형 형상에 한정되지 아니하며, 도 13c에 도시된 바와 같이, 원반형으로 만들어 질 수 있으며, 만약 두 주축방향의 경사각이 직각이 아니면 평행 사변형 형태도 또한 가능하다.
이와 같이, 원구(62)로 이루어진 중간삽입체를 구비한 상하분리형 롤러이동 조립체(30)를 사용하는 경우, 상기 원구(62)에 탄성과 감쇠능력을 부여할 수 있으므로, 수직방향으로의 지진격리효과가 발휘될 수 있으며, 시공상의 오차로 인하여 발생할 수 있는 예기치 못한 응력을 흡수할 수 있게 된다. 또한 도 13d에 도시한 바와 같이 중앙에 있는 원구(62)의 강성을 크게, 그 둘레에 있는 원구(62)의 강성을 낮게 설정하고, 상하부의 지지구조체가 중앙의 원구(62)를 지나는 수평축을 중심으로 하여 상하로 상대적인 회전이 가능하도록 중앙원구(62)의 마찰면과 상하 지지구조체(61, 60)의 표면의 형상이 가공된 지지구조체를 사용할 수 있다. 지지구조체가 일체로 된 경우에는 롤러이동 조립체(30)가 도 11b 또는 도 11d와 같이 이동하면 다수개의 롤러 중 일부만이 마찰판(10, 20)과 접촉할 수 있으며 하중이 일부 롤러로 집중될 수 있다. 그러나, 도 13d에서와 같은 구조로 롤러이동 조립체가 구성되면 상하부의 지지구조체(61, 60)가 도 13e에서와 같이 상대적으로 회전할 수 있어 다수개의 롤러(40, 50)가 채널(11, 21)과 동시에 접촉할 수 있으므로 수직하중을 다수개의 롤러(40, 50)가 분담하게 되고 롤러(40, 50)의 운동도 매끄럽게 될 수 있다.
중간삽입체로 사용되는 원구(62)는 도 14a에 도시된 바와 같이 속이 채워진 중실 원구로 구성될 수도 있고, 도 14b에 도시된 바와 같이 속이 비워진 중공형 원구 또는 도 14c에 도시된 바와 같이 두 가지 재료로 이루어진 이중 쉘형 원구 또는 도 14d에 도시된 바와 같이 세 가지 재료로 이루어진 삼중 쉘형 원구로 구성될 수 있다. 특히, 쉘형 원구의 경우, 최외곽 쉘은 탄성체로 제작하고, 내부 쉘은 점탄성재료로 제작하게 되면 연직방향의 지진격리효과와 감쇠효과를 발휘할 수 있는 우수한 3차원의 지진격리장치를 구성할 수 있다.
도 15a 내지 도 15c에는 상하분리형 롤러이동 조립체(30)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 15a는 롤러이동 조립체(30)의 분해 사시도이고, 도 15b는 하부 지지구조체(60)에 중간삽입체가 장착된 상태의 평면도이다. 후술하는 외곽홈(64)을 도시하기 위하여, 도 15c는 도 15a의 하부 지지구조체를 A-A방향으로 절단한 단면도이다. 도시된 실시예에서는, 하부 및 상부 지지구조체(60, 61)의 내부면에 원형의 외곽홈(64)과 중앙의 원구홈(65)을 형성하고, 상기 외곽홈(64)과 원구홈(65)에는 원구(62)로 이루어진 중간삽입체가 장착되어 있다. 본 발명의 이축방향 지진격리장치에서는, 이축방향의 운동이 독립적으로 이루어지기 때문에 롤러이동 조립체(30)에 예상치 않은 비틂 응력이 가해질 수 있는데, 도 15a 및 도 15c에 도시된 바와 같은 롤러이동 조립체(30)의 구성에서는, 하부 지지구조체(60) 및 상부 지지구조체(61)가 수직축에 대하여 자유롭게 회전할 수 있으므로, 롤러이동 조립체(30)에 유익하지 못한 비틂 응력이 발생하는 것이 방지된다. 도 13d 및 13e와 관련하여 설명하였듯이 원구(62)의 강성과 크기, 중앙원구(62)의 마찰면과 상하 지지구조체(61, 60)의 표면의 형상을 적절하게 결정하면 상하부의 지지구조체(61, 60)가 도 13e에서와 같이 상대적으로 회전할 수 있어 다수개의 롤러가 채널과 동시에 접촉할 수 있으므로 수직하중을 다수개의 롤러가 분담하게 되고 롤러의 운동도 매끄럽게 될 수 있다. 또한 중간삽입체는 연직방향으로 지진격리효과를 가져올 수 있으며 롤러에 의한 수평방향의 지진격리효과와 결합하여3차원적 지진격리작용이 가능한 3차원지진격리장치를 구성할 수 있다.
위와 같은 실시예의 변형실시예로서, 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 외곽 홈(64)에는 원환(66)을 장착하고, 중앙의 원구홈(65)에는 원구(67)를 장착하는 것도 가능하다. 도 16a는 분해 사시도이고, 도 16b는 단면도이다. 이 경우, 원환(66)은 도 17a에 도시된 바와 같이 속이 채워진 중실 원환으로 구성될 수 있으며, 도 17b에 도시된 바와 같은 중공 원환 또는 도 17c에 도시된 바와 같은 다중 쉘 원환으로 구성될 수 있다. 도 13d 및 13e와 관련하여 설명하였듯이 원구(67)와 원환(66)의 강성과 크기, 중앙원구(67)의 마찰면과 상하 지지구조체(61,60)의 표면의 형상을 적절하게 결정하면 상하부의 지지구조체(61,60)가 도 13e에서와 같이 상대적으로 회전할 수 있어 다수개의 롤러가 채널과 동시에 접촉할 수 있으므로 수직하중을 다수개의 롤러가 분담하게 되고 롤러의 운동도 매끄럽게 될 수 있다. 또한 중간삽입체는 연직방향으로 지진격리효과를 가져올 수 있으며 롤러에 의한 수평방향의 지진격리효과와 결합하여3차원적 지진격리작용이 가능한 3차원지진격리장치를 구성할 수 있다.
한편, 롤러이동 조립체의 또 다른 변형 실시예로서, 도 18a의 분해 사시도 및 도 18b의 단면도에 도시되어 있는 바와 같이, 하부 및 상부 지지구조체(60, 61)에 홈(68)을 형성하고, 상기 홈(68)에 원판(69)으로 이루어진 중간삽입체를 장착하는 것도 가능하다. 원판(58)은 도 19a 내지 도 19d에 도시된 바와 같이, 속이 채워진 중실 원판(도 19a), 중공 원판(도 19b), 다중 쉘 원판(도 19c) 또는 여러 층의 탄성재료로 이루어진 다층 원판(도 19d)으로 구성될 수 있다. 상하분리식 지지구조체의 중간에 삽입되는 중간삽입체는 도 20a에서와 같은 육면체가 사용될 수 있고, 도 20b와 같은 타원체도 사용될 수 있다. 상기 중간삽입체의 형상과 크기 및 강성을 적절하게 결정하면 도 13d 및 13e와 관련하여 설명하였듯이 상하부의 지지구조체(61, 60)가 도 13e에서와 같이 상대적으로 회전할 수 있어 다수개의 롤러가 채널과 동시에 접촉할 수 있으므로 수직하중을 다수개의 롤러가 분담하게 되고 롤러의 운동도 매끄럽게 될 수 있다. 또한 중간삽입체는 연직방향으로 지진격리효과를 가져올 수 있으며 롤러에 의한 수평방향의 지진격리효과와 결합하여 3차원적 지진격리작용이 가능한 3차원지진격리장치를 구성할 수 있다.
관절형 롤러이동 조립체의 한 실시예가 도 21a 내지 도 21c에 제시되어있다. 이 실시예에서는 상부, 하부 지지구조체(61, 60) 사이에 관절형 중간 지지구조체(70)를 두어 상, 하부 지지구조체(61, 60)가 수평축에 대하여 한정된 회전운동을 할 수 있도록 하는 즉, 관절운동을 가능하게 하는 구조를 갖는다. 도 21a에 도시된 바와 같이 상부 지지구조체(61)의 저면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 하부 지지구조체(60)의 상면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 홈(71,72)이 형성되어 있고 중간 지지구조체(70)의 상면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 중간 지지구조체의 저면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 돌기(73, 74)가 각각 형성되어있다. 도 21b와 같이 상, 하부 및 중간지지구조체(70)가 결합될 시 마찰면에서의 마찰계수가 충분하게 작게 유지되면 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60)는 수평축을 중심으로 중간지지구조체(70)에 대해서 도 21c에 도시된 바와 같이 회전운동 즉, 관절운동을 할 수 있다. 이렇게 되면 도 13d와 도 13e와 관련하여 설명하였듯이 다수개의 롤러가 채널과 동시에 접촉할 수 있으므로 수직하중을 다수개의 롤러가 분담하게 되고 롤러의 운동도 매끄럽게 될 수 있다.
관절형 롤러이동 조립체의 다른 한 실시예에서는 상부 지지구조체(61)의 저면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 하부 지지구조체(60)의 상면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 돌기(73, 74)를 형성하고 중간 지지구조체(70)의 상면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 중간 지지구조체(70)의 저면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 홈(71, 72)을 각각 형성하여 전술한 관절형 롤러이동조립장치와 동일한 성능을 발휘할 수 있다.
이상에서는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 대하여 설명하였는데, 본 발명의 롤링마찰진자 지진격리장치는 일축방향으로도 변형 실시 가능하다.
본 발명에서 제공하는 일축방향 롤링마찰진자 격리장치는 방향별로 독립적으로 지진격리 효과를 발휘할 수 있도록 분리된 형태로 제작되고 설치될 수 있다. 도 22a 내지 도 22c에는 2-채널 마찰판형 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치가 도시되어 있고, 도 23a 내지 도 23c에는, 1-채널 마찰판형 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치가 도시되어 있다. 도 22a 및 도 23a는 각각 마찰판(100)과 롤러이동 조립체(300)가 분해된 상태의 사시도이고, 도 22b 및 도 23b는 각각 지진격리장치의종축방향 단면도이고, 도 22c 및 도 23c는 각각 지진격리장치의 횡축방향 단면도이다.
본 발명에 따른 일축방향 마찰진자 지진격리장치는, 일축방향의 활주로를 이루는 마찰 채널(101)을 구비한 마찰판(100)과, 상기 마찰 채널(101)을 따라 구르며 진자운동하는 롤러이동 조립체(300)로 구성된다.
일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 상기 마찰판(100)은 앞서 설명한 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 하부 또는 상부 마찰판(10, 20)과 동일한 구성을 갖는다. 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
롤러이동 조립체(300)는, 지지구조체(301)와, 그 상부면에 구비되어 있으며 상기 마찰판(100)의 마찰 채널(101)을 따라 구르는 롤러(302) 및 지지구조체(301)를 지지하며 교각 또는 기초에 고정되는 기저판(303)으로 구성된다. 상기 지지구조체(301)는 기저판과(303) 일체로 거동하도록 제작될 수도 있으며, 지지구조체(301)가 기저판(303)에 분리되어, 이축방향 롤링마찰진자에서와 같이, 중간삽입체를 갖는 분리형으로 구성될 수도 있다. 중간삽입체는 지지구조체(301)가 수평축에 대하여 회전운동을 가능하게 하고 수직방향 지진격리효과를 가져올 수 있다. 지지구조체(301)와 기저판(303)이 분리형으로 제작되는 경우, 상기 지지구조체(301)와 기저판(303) 사이에는, 앞서 설명한 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치의 상하분리형 롤러이동 조립체의 경우와 같이, 중간삽입체가 구비될 수 있다. 이러한 중간삽입체의 구성에 대한 실시예는, 앞서 설명한 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치의 상하분리형 롤러이동 조립체의 경우와 같으므로, 이에 대한 반복 설명은 생략한다.이와 같이 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에서도, 상기 롤러이동 조립체의 지지구조체와 기저판이 상하분리형으로 제작될 수 있으므로, 지지구조체(301)는 기저판(303)에 대해서 수평축 중심 회전운동을 자유롭게 할 수 있고, 따라서 앞서 언급하였듯이 다수개의 롤러가 채널과 동시에 접촉할 수 있으므로 수직하중을 다수개의 롤러가 분담하게 되고 롤러의 운동도 매끄럽게 될 수 있다.
위와 같은 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치의 작동과정은, 앞서 설명한 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치의 경우에서 단지 1방향으로의 롤링마찰진자운동과 같이 이루어지므로, 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
일축방향 마찰진자 지진격리장치는 도 24a 및 도 24b에 도시된 바와 같이, 일축방향의 지진격리가 필요한 구조물에 사용할 수 있는데, 도 24a는 마찰판(100)을 구조물에 설치하고 롤러이동 조립체(300)를 기초에 설치한 사용 형식이며, 도 24b는 마찰판(100)을 기초에 설치하고 롤러이동 조립체(300)를 구조물에 설치한 사용 형식이다.
한편, 다축방향의 지진격리가 필요한 경우에도 일축방향 마찰진자 지진격리장치를 사용할 수 있는데, 도 25a 및 도 25b에 도시된 바와 같이, 일축방향 롤링마찰진자형 지진격리장치를 복층으로 설치하여, 하층에는 롤러이동 조립체(300)가 제1방향으로 구르도록 지진격리장치를 설치하고, 상층에는 롤러이동 조립체(300)가 제2방향으로 구르도록 설치한다. 이와 같이, 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치를 복층으로 설치할 경우, 롤러이동 조립체가 제1방향과 제2방향으로 구르며 움직임에 따라 모든 수평방향으로의 지진격리효과가 발휘될 수 있다.
도 25a에서는 마찰판(100)이 구조물 및 복층판의 하부면에 설치되어 있고 롤러이동뭉치(300)가 기초 및 복층판의 상부면에 설치되어 있으나, 도 25b에서와 같이, 이를 뒤집어서 설치할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 구름마찰저항이 미끄럼마찰저항보다 작다는 점을 이용하여 종래의 마찰진자 지진격리 받침 또는 마찰채널 지진격리장치에 사용되는 슬라이더 대신 롤러를 사용하므로써, 마찰 계수를 낮게 유지할 수 있도록 하였다. 따라서, 미세한 지진력에도 본 발명에 따른 지진격리장치는 문화재나 정밀기기 같은 구조물의 지진력으로부터의 보호에 적합하다. 그리고, 슬라이더 대신 롤러를 사용하기 때문에 최소한의 유지 보수만을 실시하더라도 그 성능을 유지할 수 있다.
종래의 원반형 마찰 진자 지진격리장치와 비교하였을 때 본 발명의 롤링마찰진자는 두 주축방향으로 독립된 마찰판을 사용하므로 비록 설치 공간이 협소하더라도 소요 지진격리주기가 장주기인 구조물에 적합한 롤링마찰진자를 용이하게 설치할 수가 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 두 개의 주축방향으로 격리 주기를 자유롭게 선택 할 수 있기 때문에 두 주축방향으로 탄성 특성과 기하 구조가 다른 구조물의 경우에도 동적 특성에 가장 적합한 지진 격리 장치를 자유롭게 설계할 수 있다. 또한 지진이 경과한 후에도 구조물의 방향이 항상 초기의 방향을 유지하게 하므로 복원에 특별한 노력이 소요되지 않는다.
본 발명에서 제안되는 롤러는 축방향으로 드럼이 곡률을 갖고 있어 구조물시공시의 시공 오차나 심한 온도 변화 등에도 마찰판과의 접촉을 원활히 유지할 수 있어 안정된 구조를 형성하게 된다.

Claims (21)

  1. 제1방향으로의 활주로를 이루는 하부 마찰판(10)과;
    제2방향으로의 활주로를 이루는 상부 마찰판(20)과;
    상기 하부 마찰판(10)과 상기 상부 마찰판(20)을 따라 구르며 이동하여 진자운동하는 롤러이동 조립체(30)를 구비하고 있으며,
    지진하중이 가해짐에 따라 상기 롤러이동 조립체(30)는 진자 운동하여 구조물의 지진력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 마찰판(10) 및 상부 마찰판(20)에는, 롤러이동 조립체(30)가 구르며 이동하게 되는 하부 및 상부 채널(11,21)이 각각 형성되어 있으며,
    상기 롤러이동 조립체(30)는, 지지구조체(31)와, 상기 지지구조체(31)의 하부에 회전가능하게 장착되어 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 하부 마찰판(10)의 하부 채널(11)을 따라 굴러서 이동하게 되는 다수개의 하부 롤러(50)와, 상기 지지구조체(31)의 상부에 회전가능하게 장착되어 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 상부 마찰판(20)의 상부 채널(21)을 따라 굴러서 이동하게 되는 다수개의 상부 롤러(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 마찰판(10) 및 상부 마찰판(20)에는, 롤러이동 조립체(30)가 구르며 이동하게 되는 하부 및 상부 채널(11, 21)이 각각 형성되어 있으며;
    상기 롤러이동 조립체(30)는, 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 하부 마찰판(10)의 하부 채널(11)을 따라 굴러서 이동하게 되는 다수개의 하부 롤러(50)가 하부면에 회전가능하게 장착되어 있는 하부 지지구조체(60)와, 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 상부 마찰판(20)의 상부 채널(21)을 따라 굴러서 이동하게 되는 다수개의 상부 롤러(40)가 상부면에 회전가능하게 장착되어 있는 상부 지지구조체(61)를 구비하고 있으며;
    상기 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60) 사이에는 중간삽입체가 삽입되어 있는 상하분리형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 마찰판(10) 및 상부 마찰판(20)에는, 롤러이동 조립체(30)가 구르며 이동하게 되는 하부 및 상부 채널(11, 21)이 각각 형성되어 있으며;
    상기 롤러이동 조립체(30)는, 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 하부 마찰판(10)의 하부 채널(11)을 따라 굴러서 이동하게 되는 다수개의 하부 롤러(50)가 하부면에 회전가능하게 장착되어 있는 하부 지지구조체(60)와, 이축방향롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 상부 마찰판(20)의 상부 채널(21)을 따라 굴러서 이동하게 되는 다수개의 상부 롤러(40)가 상부면에 회전가능하게 장착되어 있는 상부 지지구조체(61)를 구비하고 있으며;
    상기 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60) 사이에는 중간삽입체가 삽입되어 있으면서 상기 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60)가 연직축에 대하여 서로 회전할 수 있는 상하분리형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하부 마찰판(10) 및 상부 마찰판(20)에는, 롤러이동 조립체(30)가 구르며 이동하게 되는 하부 및 상부 채널(11, 21)이 각각 형성되어 있으며;
    상기 롤러이동 조립체(30)는, 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 하부 마찰판(10)의 하부 채널(11)을 따라 굴러서 이동하게 되는 다수개의 하부 롤러(50)가 하부면에 회전가능하게 장착되어 있는 하부 지지구조체(60)와, 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 상부 마찰판(20)의 상부 채널(21)을 따라 굴러서 이동하게 되는 다수개의 상부 롤러(40)가 상부면에 회전가능하게 장착되어 있는 상부 지지구조체(61)를 구비하고 있으며;
    상기 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60) 사이에는 중간 지지구조체가 삽입되어 있으면서 상기 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60)가 중간 지지구조체에 대하여 각각 수평방향 회전운동을 자유롭게 할 수 있는 관절형으로구성되는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러이동 조립체(30)는 롤러이동 조립체(30)가 진자운동을 할 때 전도되지 않도록 소정의 폭/높이의 비(B/H)를 가지며,
    상기 롤러이동 조립체(30)가 하부 채널(11)에서 진자운동을 하는 동안 상부 롤러(40)가 상부 채널(21)에서 이탈하지 않도록 상부 채널(21)의 원호단면의 곡률반경(rL)은 제1방향 진자운동의 곡률반경(RT) 보다 매우 작은 값을 가지고 있고, 롤러이동 조립체(30)가 상부 채널(21)에서 진자운동을 하는 동안 하부 롤러(45)가 하부 채널(11)에서 이탈하지 않도록 하부 채널(11)의 원호단면의 곡률반경(rT)이 제2방향 진자운동의 곡률반경(RL) 보다 매우 작은 값을 가지고 있어, 상기 롤러이동 조립체(30)가 이축방향 진자운동을 하는 동안 전도되거나 하부 채널(11) 또는 상부 채널(21)을 이탈하지 않고 안정된 지진격리작용을 할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 상하분리형 롤러이동 조립체의 중간삽입체는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원구(62)로 구성되며,
    상기 하부 및 상부 지지구조체(60, 61)에는 상기 원구(62)로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있는 반구형상의 원구장착홈(63)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 상하분리형 롤러이동 조립체의 중간삽입체는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원구(62)로 구성되며,
    상기 하부 및 상부 지지구조체(60, 61)에는 상기 원구로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있는 반구형상의 중앙 원구홈(65)과 상기 중앙 원구홈(65) 주위의 외곽홈(64)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 하부 및 상부 지지구조체(60, 61)에는 반구형상의 중앙 원구홈(65)과 상기 중앙 원구홈(65) 주위의 외곽홈(64)이 각각 형성되어 있으며,
    상기 중앙 원구홈(65)에는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원구(67)로 이루어진 중간삽입체가 장착되며,
    상기 외곽홈(64)에는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원환(66)으로 이루어진 중간삽입체가 장착되는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 상하분리형 롤러이동 조립체의 중간삽입체는 소정 탄성과 감쇠 능력을 가진 원판(69)으로 구성되며,
    상기 하부 및 상부 지지구조체(60, 61)에는 상기 원판(69)으로 이루어진 중간삽입체가 장착될 수 있는 홈(68)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 관절형으로 구성된 롤러이동 조립체의 상부 지지구조체(61)의 저면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 하부 지지구조체(60)의 상면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 홈(71, 72)이 형성되어 있으며,
    중간 지지구조체(70)의 상면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 중간 지지구조체(70)의 저면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 돌기(73, 74)가 각각 형성되어있어서, 상부지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60)는 수평축을 중심으로 중간지지구조체(70)에 대해서 회전운동운동을 자유롭게 할 수 있는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 관절형으로 구성된 롤러이동 조립체의 상부 지지구조체(61)의 저면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 하부 지지구조체(60)의 상면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 돌기(73, 74)가 형성되어 있으며,
    중간 지지구조체(70)의 상면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 중간 지지구조체(70)의 저면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 홈(71, 72)이 각각 형성되어있어서, 상부지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60)는 수평축을 중심으로 중간지지구조체(70)에 대해서 회전운동운동을 자유롭게 할 수 있는 관절형 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  13. 제2항 내지 제5항 또는 제7항 내지 제12항 중 어는 한 항에 있어서,
    상기 상부 롤러(40) 및 하부 롤러(50)의 양측단에는 보조드럼(42, 52)이 각각 구비되어 있으며,
    하부 마찰판(10)과 상부 마찰판(20)의 양측에는 롤러이동 조립체(30)의 상, 하부 롤러(40, 50)가 채널(11, 21)을 따라 미끄러질 때 롤러(40, 50)가 채널(11, 21)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 보조드럼(52, 62)이 삽입되는 보조채널(12, 22)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  14. 일축방향의 활주로를 이루는 채널(101)을 구비한 마찰판(100)과,
    상기 채널(101)을 따라 미끄러져 활동하여 진자운동하는 롤러이동 조립체(300)로 구성되며,
    일축방향의 지진하중이 가해짐에 따라 상기 롤러이동 조립체(30)는 진자 운동하여 구조물의 지진력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 일축방향 롤링마찰진자지진격리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 롤러이동 조립체(300)는, 상기 마찰판(100)의 채널(101)을 따라 굴러서 이동하게 되는 복수개의 롤러(302)가 상부면에 회전가능하게 장착되어 있는 지지구조체(301)와, 상기 지지구조체(301)를 지지하며 교각 또는 기초에 고정되는 기저판(303)을 포함하며,
    상기 지지구조체(301)와 상기 기저판(303) 사이에는 중간삽입체가 삽입되어 있는 상하 분리형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 롤러(302)의 양측단에는 보조드럼(304)이 각각 구비되어 있으며,
    마찰판(100)의 양측에는 롤러이동 조립체(300)의 롤러(302)가 채널(101)을 따라 미끄러질 때 롤러가 채널(101)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 보조드럼(304)이 삽입되는 보조채널(102)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    수평하게 이축방향으로 진자운동하여 모든 수평방향으로 지진격리효과를 발휘할 수 있도록, 상기 일축방향 마찰진자 지진격리장치가 복층 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 일축방향 롤링마찰진자 지진격리장치.
  18. 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 장착되어 지진하중이 가해짐에 따라 진자운동하는 롤러이동 조립체(30)로서,
    상기 롤링이동 조립체(30)는, 지지구조체(31)와, 상기 지지구조체(31)의 하부에 회전가능하게 장착되어 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 하부 마찰판(10)의 하부 채널(11)을 따라 굴러서 활동하게 되는 다수개의 하부 롤러(50)와, 상기 지지구조체(31)의 상부에 회전가능하게 장착되어 이축방향 롤링마찰진자 지진격리장치에 구비된 상부 마찰판(20)의 상부 채널(21)을 따라 굴러서 활동하게 되는 다수개의 상부 롤러(40)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 롤러이동 조립체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 롤러이동 조립체(30)의 지지구조체(31)는, 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60)로 분리되어 있으며,
    상기 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60) 사이에는 중간삽입체가 삽입되어 있어 상하분리형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 롤러이동 조립체.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 롤러이동 조립체(30)의 지지구조체(31)는, 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60)로 분리되어 있으며,
    상기 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60) 사이에는 중간삽입체가 삽입되어 있으면서 상기 상부 지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60)가 연직축에 대하여 서로 회전할 수 있는 상하분리형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 롤러이동 조립체.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 롤러이동 조립체(30)의 상부 지지구조체(61)의 저면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 하부 지지구조체(60)의 상면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 홈(71, 72)이 형성되어 있으며,
    중간 지지구조체(70)의 상면에는 상부롤러축 방향과 평행하게, 중간 지지구조체의 저면에는 하부롤러축 방향과 평행하게 반원통형 돌기(73, 74)가 각각 형성되어있어서, 상부지지구조체(61)와 하부 지지구조체(60)는 수평축을 중심으로 중간지지구조체(70)에 대해서 회전운동운동을 자유롭게 할 수 있는 관절형으로 구성된 것을 특징으로 하는 롤러이동 조립체.
KR10-2001-0024413A 2001-05-04 2001-05-04 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치와 그에 사용되는롤러이동 조립체 KR100414569B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0024413A KR100414569B1 (ko) 2001-05-04 2001-05-04 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치와 그에 사용되는롤러이동 조립체
US10/096,220 US6725612B2 (en) 2001-05-04 2002-03-11 Directional rolling pendulum seismic isolation systems and roller assembly therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0024413A KR100414569B1 (ko) 2001-05-04 2001-05-04 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치와 그에 사용되는롤러이동 조립체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020085122A true KR20020085122A (ko) 2002-11-16
KR100414569B1 KR100414569B1 (ko) 2004-01-07

Family

ID=19709087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0024413A KR100414569B1 (ko) 2001-05-04 2001-05-04 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치와 그에 사용되는롤러이동 조립체

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6725612B2 (ko)
KR (1) KR100414569B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100937138B1 (ko) * 1997-08-13 2010-01-15 플랜디자인 인터내셔날 엘엘씨 장주기 가상진자에 의해 건물 및 대상물을 진동-분리 지지하는 지진보호방법 및 장치

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6631593B2 (en) * 2000-07-03 2003-10-14 Jae Kwan Kim Directional sliding pendulum seismic isolation systems and articulated sliding assemblies therefor
US6688051B2 (en) * 2002-03-07 2004-02-10 Chong-Shien Tsai Structure of an anti-shock device
JP2005538314A (ja) * 2002-07-15 2005-12-15 ワークセイフ テクノロジーズ 隔離プラットホーム
US6681538B1 (en) * 2002-07-22 2004-01-27 Skidmore, Owings & Merrill Llp Seismic structural device
CA2415987A1 (en) * 2002-09-11 2004-03-11 M. Hashem El Naggar Sliding concave foundation system
US6948284B2 (en) * 2003-05-05 2005-09-27 Te-Chuan Chiang All-directional damping and earthquake-resisting unit
US7237364B2 (en) * 2004-07-02 2007-07-03 Chong-Shien Tsai Foundation shock eliminator
MX2007003847A (es) * 2004-10-04 2007-07-11 Hiroyasu Tubota Sistema para amortiguar aceleracion horizontal que actua en miembro estructural y unidad de retorno de posicion.
US20060101732A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-18 Valentin Shustov Elevated Building Foundation
US7338035B2 (en) * 2004-12-09 2008-03-04 Chong-Shien Tsai Foundation shock suppressor
TWM283013U (en) * 2005-05-17 2005-12-11 Wei-Liang Lee Tumbler base for structure
US7716881B2 (en) * 2005-05-18 2010-05-18 Chong-Shien Tsai Shock suppressor
US7472518B2 (en) * 2005-12-05 2009-01-06 Chong-Shien Tsai Anti-shock device
US7409799B2 (en) * 2005-12-13 2008-08-12 Chong-Shien Tsai Anti shock device
US8484911B2 (en) * 2006-05-12 2013-07-16 Earthquake Protection Systems, Inc. Sliding pendulum seismic isolation system
TW200809057A (en) * 2006-08-08 2008-02-16 chong-xing Cai Shock suppressor
TW200819596A (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Chong-Shien Tsai Shock suppressor capable of dissipating seismic shock energy of different frequencies
TW200823387A (en) * 2006-11-28 2008-06-01 Chung-Shing Tsai Shock isolator
US20080184634A1 (en) * 2007-02-02 2008-08-07 Yoshioki Tomoyasu Aseismatic building structure
TWI429833B (zh) * 2007-10-12 2014-03-11 Takanori Sato 免震裝置及具有該免震裝置構成之構造物
US9175490B2 (en) 2007-10-12 2015-11-03 Takanori Sato Seismic isolation apparatus and structure having seismic isolation apparatus
ATE554242T1 (de) * 2007-12-13 2012-05-15 Alga Spa Dämpfer mit abstimmbarer masse
WO2009094961A1 (de) * 2008-01-30 2009-08-06 Rolf-Dieter Riesbeck Schwingungsdämpfer
US20100083591A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Yoshioki Tomoyasu Billiard mode aseismatic architecture
JP2011021451A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Kanazawa Seisakusho:Kk フロアパネル及びフロアパネルアセンブリ
WO2011109021A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 Worksafe Technologies Composite isolation bearing
CN102296859B (zh) * 2010-06-22 2013-07-17 吴全忠 可瞬间启动免震机制的免震建筑结构
WO2013003614A1 (en) 2011-06-29 2013-01-03 Worksafe Technologies Seismic isolation systems
KR101308933B1 (ko) * 2011-09-23 2013-09-23 주식회사 나인티시스템 롤러 베어링 면진 장치
US20130145703A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-13 Yutaka Tomoyasu Seismological Engineering
JP5855977B2 (ja) * 2012-03-02 2016-02-09 大成建設株式会社 ラック制振装置
IL222887A (en) * 2012-11-05 2017-02-28 Baruch Yarmolinsky Escape and rescue stairs and a method for providing safety to building occupants in an emergency
US9145702B2 (en) * 2013-02-06 2015-09-29 Raytheon Company Friction damping mechanism for damped beams and other structures
US9097027B2 (en) 2013-03-15 2015-08-04 EQX Global LLC Systems and methods for providing base isolation against seismic activity
US9752330B2 (en) * 2013-06-20 2017-09-05 Senqcia Corporation Base isolation floor structure
CN103437444B (zh) * 2013-07-01 2015-09-02 张维中 浮仓悬挂式整体自由转动升降抗震减灾节能环保生态建筑
CN103469919B (zh) * 2013-09-11 2016-07-13 清华大学 一种双向滚动摆隔震支座
JP3190341U (ja) * 2014-02-10 2014-05-08 ▲隆▼洋 神▲崎▼ 免震装置
NZ624344A (en) 2014-04-30 2014-05-30 Ellsworth Stenswick Larry A seismic isolation system
US10125510B2 (en) * 2014-07-06 2018-11-13 Adnan Dogan Earthquake isolator
CN105090685A (zh) * 2015-09-14 2015-11-25 合肥芯碁微电子装备有限公司 一种可测振幅的精密机台减振座
US9506265B1 (en) * 2016-05-04 2016-11-29 Mao-Tu Lee Cross-type earthquake platform
CN106320555A (zh) * 2016-10-14 2017-01-11 智性科技南通有限公司 变曲率摩擦摆隔震支座
US10024074B1 (en) * 2016-11-07 2018-07-17 State Farm Mutual Automobile Insurance Company Seismic damping systems and methods
CN107237254B (zh) * 2017-08-14 2018-06-19 四川大学 一种滑槽式摩擦摆高墩桥梁减隔震支座
US10557246B2 (en) * 2017-11-08 2020-02-11 Frederick S. Marshall Roller forms for temporarily supporting a new slab foundation
KR101980077B1 (ko) * 2018-05-16 2019-05-20 임우진 지진으로부터 전시물을 보호하기 위한 전시대
CN108978918B (zh) * 2018-06-26 2020-02-07 宿州市徽腾知识产权咨询有限公司 一种装配式摩擦耗能器
CN108895114B (zh) * 2018-08-30 2024-03-19 华中科技大学 一种复合非线性能量阱减振装置
US20210370694A1 (en) * 2019-02-15 2021-12-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Contact members for slidable carriages
CN109736467B (zh) * 2019-02-28 2020-07-17 长安大学 一种双向阻尼铰装置及阻尼方法
CN110258842B (zh) * 2019-06-29 2020-10-30 深圳市创兴建设股份有限公司 一种装配式抗震耗能墙
JP7298346B2 (ja) * 2019-07-03 2023-06-27 株式会社アイシン 支持装置
CN110616819B (zh) * 2019-09-23 2024-05-28 广州大学 一种新型发电式电磁阻尼调谐质量阻尼器
KR102162490B1 (ko) * 2020-01-21 2020-10-06 주식회사 에스코알티에스 슬라이딩 면진장치
US11193294B2 (en) * 2020-04-06 2021-12-07 National Cheng-Kung University Double variable sliding isolator
US11447970B2 (en) * 2020-08-04 2022-09-20 Simpson Strong-Tie Company Inc. Pinned base connection for a structural member

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3212745A (en) * 1962-03-21 1965-10-19 Rosemount Eng Co Ltd Vibration control means
JPS607369Y2 (ja) * 1981-03-31 1985-03-12 オイレス工業株式会社 すべり板を有する弾性支承
JPH086490B2 (ja) * 1989-11-28 1996-01-24 株式会社奥村組 建物の制振装置
DE4119458A1 (de) * 1991-06-13 1992-12-17 Andrae Hans Peter Kipplager fuer schwere lasten
JP3833779B2 (ja) * 1997-05-16 2006-10-18 株式会社奥村組 免震装置
JP3939435B2 (ja) * 1997-06-25 2007-07-04 株式会社奥村組 免震装置
JPH1182506A (ja) * 1997-09-04 1999-03-26 Thk Kk 三次元案内装置
TW415992B (en) * 1997-12-02 2000-12-21 Mitsubishi Steel Mfg Low-bed type semismic isolator for display case
US6505806B1 (en) * 2000-05-09 2003-01-14 Husky Injection Molding Systems, Ltd. Dynamic machine mount

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100937138B1 (ko) * 1997-08-13 2010-01-15 플랜디자인 인터내셔날 엘엘씨 장주기 가상진자에 의해 건물 및 대상물을 진동-분리 지지하는 지진보호방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR100414569B1 (ko) 2004-01-07
US6725612B2 (en) 2004-04-27
US20020166296A1 (en) 2002-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100414569B1 (ko) 방향성 롤링마찰진자 지진격리장치와 그에 사용되는롤러이동 조립체
US6862849B2 (en) Directional sliding pendulum seismic isolation systems and articulated sliding assemblies therefor
US20060174555A1 (en) Sliding Pendulum Seismic Isolation System
JP4836940B2 (ja) ダイナミックキネマティックマウント
JP2002266933A (ja) 円錐内ボール収容型地震アイソレーションベアリング
WO1999011942A1 (fr) Guide tridimensionnel
CN101351601A (zh) 负刚性装置以及具备该负刚性装置的免震结构物
CN108708931B (zh) 一种调谐变曲面轨道-弹簧摆式三维隔震装置
KR100402372B1 (ko) 방향성 마찰진자 지진격리장치
JPH10280730A (ja) 絶縁支持装置およびこの支持装置を用いる免震構造物
US6367207B1 (en) Friction resistance generator
JPWO2007114072A1 (ja) 負の剛性装置及び該負の剛性装置を備えた免震構造物
JPH0562179B2 (ko)
JPH10246281A (ja) 免震構造物用減衰装置
US7278623B2 (en) Vibration control unit and vibration control body
JPH10169710A (ja) 構造物用免震装置
JPH09242379A (ja) 軽荷重用免震装置
RU2062833C1 (ru) Сейсмостойкий фундамент (варианты)
JP2004060795A (ja) 軽量構造物用免震装置
CN101346557A (zh) 负刚性装置以及具备该负刚性装置的免震结构物
JP3413034B2 (ja) 免震装置
RU2693064C1 (ru) Устройство компенсации колебаний высотных сооружений
JPH11173376A (ja) 免震台
JP7391780B2 (ja) ダンパー装置
RU2099468C1 (ru) Неподвижная опорная часть

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121226

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131219

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141210

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee